CN207216017U - 一种声纳波束调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种声纳波束调节装置，该装置包括一调节部，调节部为内凹的圆盘状结构，其一侧具有焦点在调节部中轴线上的内凹的第一曲面，第一曲面与调节部该侧的端面形成主瓣调节腔，第一曲面上开设有旁瓣抑制腔，旁瓣抑制腔有弧形槽状结构，其弧形圆心位于中轴线上。通过采用本实用新型的技术方案，调节避碰声纳垂直波束开角和抑制旁瓣能量使得搭载避碰声纳的水下平台在浅水海区也同样具有较好的工作状态，大大减少航行中，由于海面和海底对声束主瓣和旁瓣反射导致的虚警，保障平台在浅海区域的安全航行。

Description

一种声纳波束调节装置

技术领域

本实用新型涉及声纳技术领域，具体涉及一种声纳波束调节装置。

背景技术

水下AUV所用的避碰声纳或其他在水中运行的声纳在工作中，尤其在浅海环境工作过程中，由于工作水深达不到声纳要求时，声纳的接收到的声波会受到水面或水底反射的影响，避碰声纳的主波束或旁瓣容易探测到水面和水底，使其误认为水中有目标，对声纳本身的工作产生一些干扰，从而导致虚警的产生，使平台频繁产生避障动作，影响着平台的安全稳定运行。同时，声纳换能器的声束开角对声纳的正常工作有较大的影响，如果能有外部装置对声纳的波束开角进行矫正和调节，并对声束旁瓣进行一些抑制处理，那么声纳的适用范围和工作可靠性会大大增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供这样一种适配于声纳换能器的带有旁瓣抑制作用的波束调节声聚焦透镜结构，达到抑制声纳换能器旁瓣和调节换能器的主瓣的垂直开角的作用，使换能器在不同水深条件下工作时具有更好的适应性。

本实用新型的为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种声纳波束调节装置，该装置包括一调节部，调节部为内凹的圆盘状结构，其一侧具有焦点在调节部中轴线上的内凹的第一曲面，第一曲面与调节部该侧的端面形成主瓣调节腔，第一曲面上开设有旁瓣抑制腔，旁瓣抑制腔有弧形槽状结构，其弧形圆心位于中轴线上。

进一步地，第一曲面呈抛物面或凹球面。

进一步地，调节部的另一侧具有焦点在调节部中轴线上的内凹的第二曲面。

进一步地，旁瓣抑制腔与中轴线的垂直面所形成的弧度范围为30°～120°。

进一步地，旁瓣抑制腔与中轴线的垂直面所形成的弧度为60°。

进一步地，旁瓣抑制腔为对称的两个。

进一步地，旁瓣抑制腔内填充有吸声层。

声纳声束调节用到的是一种声学的声束聚焦的方式，通过对声波传播的路径进行影响，从而调节声纳波束宽度。一般来说，声纳的声束宽度是换能器本身性质，声纳换能器的设计确定之后，声束水平开角和垂直开角边相对确定了。声波通过声速不同的媒质的界面时发生折射而改变传播方向，这就可能使声波会聚或发散、会聚作用称为声聚焦透镜。

通过采用本实用新型的技术方案，调节避碰声纳垂直波束开角和抑制旁瓣能量使得搭载避碰声纳的水下平台在浅水海区也同样具有较好的工作状态，大大减少航行中，由于海面和海底对声束主瓣和旁瓣反射导致的虚警，保障平台在浅海区域的安全航行。

附图说明

图1为本实用新型中的安装侧视图；

图2为本实用新型正面结构示意图；

图中，1、调节部；2、第一曲面；3、主瓣调节腔；4、旁瓣抑制腔；5、第二曲面；6、吸声层；7、声纳换能器。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。需要注意的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”、“垂直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示的一种声纳波束调节装置，该装置包括一调节部1，调节部1为内凹的圆盘状结构，其一侧具有焦点在调节部1的中轴线上的内凹的第一曲面2，优选地，第一曲面2呈抛物面或凹球面。第一曲面2与调节部1该侧的端面形成主瓣调节腔3，主瓣调节腔3为凸镜状空腔结构；第一曲面2上开设有旁瓣抑制腔4，旁瓣抑制腔4有弧形槽状结构，其弧形圆心位于中轴线上。

选用聚氨酯弹性体作为水声透声材料制作换能器与水之间的声学匹配层，即本实用新型的声纳波束调节装置，该装置结构设计上具有旁瓣抑制作用和波束开角调节作用。如图1所示，该装置与换能器的组合连用是通过胶体硫化的方式粘接在避碰声纳换能器7的发射面匹配层上，保持波束调节装置的旁瓣抑制腔4位置处于声纳换能器7发射波束旁瓣的路径上。调节装置的中轴线11与声纳换能器7发射主波束的中轴线应保持重合。

优选地，调节部1的另一侧具有焦点在调节部1的中轴线上的内凹的第二曲面5。如图2所示，旁瓣抑制腔4与中轴线的垂直面所形成的弧度范围为30°～120°，优选地，弧度为60°。旁瓣抑制腔4为对称的两个。

具体设计时，首先对换能器的波束垂直开角进行计量，得到波束开角相关数据和波束最强的旁瓣的方向数据；再根据浅海区域的水深环境，确定适合于避碰声纳工作的垂直波束开角数据，将此数据于垂直波束开角数据相对比，得到波束开角需要调节的大小；通过测定材料的密度和声速得到聚氨酯弹性体的声阻抗值，然后根据波束聚焦后的开角和入射前的开角，通过理论计算得到波束调节声透镜曲面的弧度。

同时根据换能器本身波束开角测试数据，提取出强旁瓣的指向信息，在设计该波束聚焦调节装置时，将调节部1结构中最强旁瓣的开角方向上设置旁瓣抑制腔4。通过以上制作出相应的声透镜模具，通过往模具内浇注然后固化的方法得到固态的聚氨酯弹性体为材料的声聚焦透镜，即本实用新型的声纳波束调节装置，固化时间6小时以上，固化温度控制在100℃～180℃。

旁瓣抑制腔4还可以辅助添加一些吸声材料，最大限度的抑制旁瓣的能量，优选地，旁瓣抑制腔4内填充有吸声层6，吸声层6材料采用多孔吸声橡胶或吸声泡沫，填充在调节装置的旁瓣方向上的空腔中。

实际应用中，该波束调节装置主要是应用于避碰声纳，发射信号通过声纳电子舱功放放大后，作用到避碰声纳换能器7上，形成声信号发射出去。避碰声纳的主声束透过调节装置时，由于波束调节装置结构上声聚焦效应从而起到调节波束开角的作用，水平和垂直波束开角均可调节。避碰声纳的应用中，实际需要调节的是垂直波束开角。同时声束的旁瓣通过声聚焦调节装置后，受到不规格空腔的阻碍，起到抑制旁瓣能量的作用。

调节避碰声纳垂直波束开角和抑制旁瓣能量使得搭载避碰声纳的水下平台在浅水海区也同样具有较好的工作状态，大大减少航行中，由于海面和海底对声束主瓣和旁瓣反射导致的虚警，保障平台在浅海区域的安全航行。

本实用新型中的具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种声纳波束调节装置，其特征在于，该装置包括一调节部(1)，调节部为内凹的圆盘状结构，其一侧具有焦点在调节部中轴线上的内凹的第一曲面(2)，第一曲面与调节部该侧的端面形成主瓣调节腔(3)，第一曲面上开设有旁瓣抑制腔(4)，旁瓣抑制腔有弧形槽状结构，其弧形圆心位于中轴线上。

2.根据权利要求1所述的声纳波束调节装置，其特征在于，第一曲面呈抛物面或凹球面。

3.根据权利要求1所述的声纳波束调节装置，其特征在于，调节部的另一侧具有焦点在调节部中轴线上的内凹的第二曲面(5)。

4.根据权利要求1所述的声纳波束调节装置，其特征在于，旁瓣抑制腔与中轴线的垂直面所形成的弧度范围为30°～120°。

5.根据权利要求1所述的声纳波束调节装置，其特征在于，旁瓣抑制腔与中轴线的垂直面所形成的弧度为60°。

6.根据权利要求1所述的声纳波束调节装置，其特征在于，旁瓣抑制腔为关于中轴线对称的两个。

7.根据权利要求1所述的声纳波束调节装置，其特征在于，旁瓣抑制腔内填充有吸声层(6)。